Physique du laser - Historique et principes de base

1 - Niveaux d’énergie et transitions

• 1.1 - Dualité onde-corpuscule
  Figure 1 - Modèle idéalisé des transitions entre deux niveaux d’énergie d’un atome : absorption ou émission d’un photon d’énergie h ν
• 1.2 - Modèle idéalisé de l’absorption et de l’émission
• 1.3 - Mécanismes des transitions réelles
  Figure 2 - Transition électronique et niveaux moléculaires

2 - Poids de la thermodynamique

• 2.1 - Équilibre thermique d’une population d’atomes
• 2.2 - Le « coup de génie » de l’émission stimulée
• 2.3 - Inversion de population
  Figure 3 - Émission stimulée ou induite Figure 4 - Principe de l’inversion de population

3 - Modes de pompage

• 3.1 - Pompage optique
• 3.2 - Pompage électronique
• 3.3 - Pompage chimique

4 - Amplification optique

5 - Raies d’émission réelles

• 5.1 - Trains d’onde et longueur de cohérence
  Figure 7 - Train d’onde et spectre
• 5.2 - Raies naturelles et élargissement

6 - Rôle de la cavité optique

• 6.1 - Oscillateur laser
• 6.2 - Modes de résonance longitudinaux
  Figure 8 - Oscillateur laser Figure 9 - Modes de résonance longitudinaux d’une cavité optique : évolution du gain G c Figure 10 - Sélection d’un groupe de modes de résonance longitudinaux à l’intérieur de la raie du milieu émissif (ici, raie Doppler d’un gaz, de largeur Δν D à mi-hauteur) Tableau 1
• 6.3 - Modes de résonance transversaux
  Figure 11 - Géométrie des modes de résonance transversaux Figure 12 - Quelques configurations de cavités résonnantes (courbures fortement exagérées)

7 - Propriétés du faisceau laser

• 7.1 - Cohérence spatiale et divergence
• 7.2 - Propagation en mode gaussien
  Figure 13 - Propagation en mode gaussien (TEM00). Exemple d’une cavité concave symétrique